Способ борьбы с негативными эффектами трудно устранимых травянистых фитоценозов на прилегающие агрофитоценозы Российский патент 2020 года по МПК A01G7/06 A01M21/00 A01G13/00 A01N59/20 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, экологии и природопользования, в частности, методам борьбы с произрастанием нежелательной растительности на границах агрофитоценозов и в трудно устранимых участках-включениях (интрузиях) внутри.

Из данных литературы [1, с. 204-214; 2, 135-137; 4] хорошо известны методы наблюдения и борьбы с рудеральной растительностью с помощью механических методов, при необходимости в сочетании с применением различных гербицидов и их композиций. В этих работах детально представлены технические устройства для механической обработки почвы [1, c. 235-24; 5] и технологии их применения в зависимости от вида почв, основной культуры, сезона, характера и степени засоренности самого агрофитоценоза и прилегающей территории. Разработаны алгоритмы расчета концентраций действующих веществ в гербицидных композициях в зависимости от доминирующих видов нежелательной растительности [2, с. 153-165; 5, с. 53], алгоритмы их применения, в том числе использования формы распылителей, углов направления раствора к растениям и скорости движения вдоль участка обработки [6, с. 8-16].

Таким образом, хотя исследовательская и инновационная активность в этом направлении не ослабевает ввиду появления новых агротехнологий и наличия растительных инвазий, принципиальные подходы в этом вопросе можно считать устоявшимися.

В то же время нередко имеются ситуации, представляющие собой трудно устранимые участки проникновения значительно трансформированного растительного покрова на территорию управляемых агроценозов - так называемые техногенные интрузии. Показано, что видовой состав интрузий обычно редуцирован, обладает прямым и косвенным негативным влиянием на прилегающий агроценоз и способствует нарушению консортных связей в нем [2 с. 135; 3]. Такие отчужденные территории в зоне линий электропередач, газо-, нефтепроводов и сопутствующей им инфраструктуры могут вторгаться существенно вглубь территории агрофитоценозов, а использование классических методов борьбы с нежелательной растительностью на них ограничено как с точки зрения сельскохозяйственного землепользования, так и экологии.

Существует, таким образом, объективная потребность в поиске и разработке новых методов борьбы с нежелательной растительностью на территории техногенных интрузий, в идеале предусматривающая, с одной стороны сохранение определенной части такого фитоценоза (экологический аспект), с другой - максимальное уменьшение негативного влияния растительности на прилегающий агрофитоценоз (производственный аспект). По понятным причинам технические решения должны быть адаптированы к современным агротехнологиям, нетрудоемки и экономически целесообразны.

Известен способ борьбы с сорными растения путем формирования посевной смеси из разных видов высших растений (разных кластеров), содержащей их семена, которые должны полностью подавить рост сорных растений за счет замещения экологической ниши. Почву перед посевом предварительно обрабатывают механическим способом. Посевы степи объединенной смесью с каждой из кластеров не в полной мере обеспечивают полноту упаковки осей экологических ниш пашни, что послужило в первом варианте опыта причиной большего разнообразия и обилия сорняков, тогда как объединенная посевная травосмесь, будучи флористически более разнообразной, способствовала повышению полноты занятости осей экологических ниш и, соответственно, уменьшению разнообразия сорных (RU № 2481761, C2, RU 2259031). Недостатком этого способа является то, что он не может быть применен для решения проблемы техногенных интрузий. Еще одним недостатком является то, что предварительно почва нуждается в механической обработке, а на территории интрузии использование такого способа полностью исключено. Также если засеять смесь, из-за который там повысится флористическое разнообразие, это возможно и приведет к снижению количества сорных растений, но семена этих растений будут перемещаться на территорию агрофитоценоза.

Существует способ защиты от нежелательной растительности на территории интрузий, включающий обработку растительности гербицидами контактным опрыскиванием, с последующим удалением растительности механическим путем, путем скашивания (RU № 2560942, C1). Основным недостатком является то, что такой метод не подходит для избавления от растительности на территории интрузий, которая граничит с агрофитоценозом. Это связано с тем, что нельзя проводить механическую обработку на территории интрузии, к тому же использование гербицида может также негативно сказаться на сельскохозяйственной культуре, произрастающей по периметру.

Известен способ создания удобрения на основе полимерной матрицы, содержащей фрагменты карбоновых кислот, отличающееся тем, что оно содержит 30-93 мас.% фрагментов непредельных карбоновых кислот, выбранных из следующей группы мономеров: глутаминовой, метакриловой, акриловой, альгиновой, малеиновой, фумаровой, молочной кислот, 1,0-32,5 мас.% N-виниламида, а также содержит 0,7-62,7 мас.% солей, содержащих макроэлементы, выбранные из группы, в которую входят азот, фосфор и калий, и 0,01-0,1 мас.% микроэлементов - солей железа, меди, молибдена, цинка, бора, марганца, кобальта, магния или серу (RU № 2401824, C2).

Использование матрицы как носителя является эффективным способом удержания микро и макроэлементов на растении или в почве, но такой подход можно использовать не только для удобрения, но и для уничтожения сорных растений. Данный патент имеет ограничения в виду сложности состава, не вполне устойчив при хранении, но может быть использован в качестве прототипа настоящего изобретения.

Задачей изобретения является преодоление негативных влияний травяной растительности устойчивых трудно устранимых фитоценозов на примыкающий к ним агрофитоценоз.

Сущность изобретения заключается в воздействии на трудно устранимые или трудно устранимые травянистые фитоценозы (техногенные интрузии) с помощью прикорневой обработки растительности в раннюю вегетативную фазу. Для этого используют водную суспензию оригинального состава, который включает в себя:

- ионы меди Cu²⁺ в концентрации 12-60 ммоль/л и/или ионов цинка Zn²⁺ в концентрации 3-8 ммоль/л,

- лимонную кислоту и/или янтарную кислоту в концентрации 20-50 ммоль/л (допустимо в виде натриевой или калиевой солей),

- хитозан в концентрации 5-10 г/л.

Непосредственный состав смеси может подбираться эмпирически, для чего потребуются сведения о содержании подвижных форм меди и цинка в почве, видового состава фитоценоза, его проективного покрытия (ПП, %) и степени влияния на прилегающий агрофитоценоз. При низкой степени такого влияния использование каких-либо воздействий нецелесообразно.

Алгоритм для выбора компонентов и их концентрации, основанный на математическом моделировании различных ответов интрузии на вариации состава суспензии для прикорневой обработки предлагается в таблице 1.

Прикорневую обработку проводят однократно в ранней вегетативной фазе агрофитоценоза в зоне прилегания к нему фитоценоза на глубину до 1 м. Расход рабочего раствора 100-150 мл/м² обеспечивает равномерное проникновение ингридиентов к поверхностному слою почвы. После естественного выравнивания возникших градиентов концентраций и рН содержание подвижных форм поступивших микроэлементов в прикорневой зоне возрастает от 40% до 100% от имевшихся концентраций. Полимер становится нерастворимым и образует трехмерную матричную структуру, оптимальную для питания и размножения микромицетов.

Таблица 1 - Алгоритм выбора состава суспензии для прикорневой обработки

Металлы почвы Негативное действие на агрофитоценоз Медь, мг/кг Цинк, мг/кг Умеренное Высокое Для всех концентраций Органические кислоты
- до 30 ммоль/л Органические кислоты
- свыше 30 ммоль/л Хитозан - до 7 г/л Хитозан - свыше 7 г/л Менее 3 Менее 10 Медь - до 40 ммоль/л Медь - до 50 ммоль/л
+ Цинк - до 8 ммоль/л Более 10 Медь - до 30 ммоль/л Медь - до 50 ммоль/л
+ Цинк - до 5 ммоль/л Более 3 Менее 10 Цинк - до 5 ммоль/л Медь - до 30 ммоль/л
+ Цинк - до 8 ммоль/л Более 10 Медь - до 20 ммоль/л Медь - до 40 ммоль/л

Этому также способствуют поступившие органические кислоты, которые в этих условиях существуют в виде растворимых и биодоступных анионов. Этим достигается комплексное биогенное воздействие поступившей суспензии на почвенную микробиоту и растения, в итоге приводящее к увеличению вклада микромицетов в трансформацию гумуса, мобилизации подвижных форм микроэлементов в почве, интенсификации вегетативных процессов в растениях с последующим истощением консортных связей, сокращением числа биологических видов в растительном сообществе, уменьшением его проективного покрытия и негативного влияния на прилегающий агрофитоценоз.

Способ реализуется следующим образом (пример).

Локализация: Волгоградская область, Городищенский район, аллея Ракутина. Обнаружена техногенная интрузия в виде примыкания и распространения широких языков вглубь фитоагроценоза (ячменного поля) до 50 м. Величина пробной площади: 70 м². Название ассоциации: Молочайно-полынная.

Общий характер рельефа: равнинный, с уклоном менее 3° к юго-востоку.

Микрорельеф: выровненный. Поверхностная горная порода: суглинок. Почва: каштанозем, тщательная вспашка, боронование. Окружение: поля, измененный степной ландшафт. Влияние человека и животных: полеводство, выпас, транспортная нагрузка, размещение охраняемого объекта - высоковольтная линия электропередач. Характеристика основных видов в составе фитоценоза представлена в таблице 2.

Общие замечания: сообщество состоит из преимущественно одно- и двухлетников, многолетние травы в результате опашки представлены молодыми особями этого и прошлого года. Исключение - доминирующий вид-эдификатор Artemisia absinthium с плотными многолетними куртинами, плотно закрепленными в почве. Присутствие ячменя обусловлено заносом материала в ходе сева на основном поле. Общее проективное покрытие - 70%. Исследование агрофитоценоза подтвердило высокое влияние техногенной интрузии на него. Концентрация подвижной формы меди составила - 11,72 мг/кг, цинка - 21,23 мг/кг.

Таблица 2 - Список и основные свойства видов, обнаруженных при анализе фитоценоза техногенной интрузии.

Вид растения Ярус Обилие ПП,
% Фенофаза Характер размещения Artemisia absinthium 70 см +++ 70,0 цветение повсеместно, куртинами Atriplex
tatarica 60 см +++ 80,0 вегетация повсеместно, равномерно Cyclachaena xanthiifolia 100 см ++ 70,0 вегетация равномерно по внешнему краю интрузии Euphorbia helioscopia 30 см ++ 60,0 плод. одиночное, равномерно Hordeum
vulgare 30 см + 30,0 плод. /отмирание одиночное, равномерно Convolvulus arvensis 60 см + 70,0 вегетация одиночно Delphinium consolida 30 см + 20,0 цветение одиночное, равномерно Lactuca
tatarica 20 см + 50,0 начало
цветения повсеместно, группами

В связи с этим, согласно алгоритму, был предложен состав для прикорневой обработки: медь в виде медного купороса - 40 ммоль/л, лимонная кислота - 40 ммоль/л, хитозан - 8 г/л.

В мае проведена прикорневая обработка пограничных участков интрузии из расчета 150 мл/м². В июле было проведено сопоставление состава и свойств фитоценоза. Заключение: число видов-субдоминантов уменьшилось до двух, число основных видов - до шести. Общее проективное покрытие - 45%. Влияние интрузии на прилегающий агрофитоценоз - низкое.

Таким образом, использование прикорневой обработки с помощью разработанной смеси оказалось эффективным.

Технический результат: снижение неблагоприятного действия растительности в составе фитоценозов техногенных интрузий на прилегающие агрофитоценозы за счет использование суспензии оригинального состава для прикорневой обработки растений.

Литература:

1. Евтефеев Ю.В., Казанцев Г.М. Основы агрономии : учебное пособие / Ю.В. Евтефеев, Г.М. Казанцев. - М. : ФОРУМ, 2013. - 368 с.

2. Земледелие / Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др. // - М. : КОЛОС, 2000. -551 с.

3. Иванцова Е.А., Новочадов В.В. Характер взаимодействия компонентов антропогенно-трансформированных экосистем Юга России / Е.А. Иванцова, В.В. Новочадов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 3 (55). С. 79-86.

4. Herbicides as Weed Control Agents: State of the Art: II. Recent Achievements / H. Kraehmer, A. van Almsick, R. Beffa, H. Dietrich, et al., // Plant physiology. - 2014., vol. 166, № 3. - P. 1132-1148

5. Tu M., Hurd C., Randall J. M. Weed Control Methods Handbook: Tools & Techniques for Use in Natural Areas / M. Tu, C. Hurd, J. M. Randall // The Nature Conservancy. 2001. - P. 220.

6. Weed management handbook / S. A. Dewey, S. D. Miller, S. F. Enloe, et al. / 2002. - P. 248.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, экологии и природопользования. В способе прикорневую обработку растений проводят однократно в раннюю вегетативную фазу агрофитоценоза в зоне прилегания к нему фитоценоза на глубину до 1 м, составом водной суспензии, включающим: ионы меди Cu²⁺ в концентрации 12-60 ммоль/л и/или ионов цинка Zn²⁺ в концентрации 3-8 ммоль/л; лимонную кислоту и/или янтарную кислоту в концентрации 20-50 ммоль/л в виде натриевой или калиевой солей; хитозан в концентрации 5-10 г/л с расходом рабочего раствора 100-150 мл/м². Состав смеси подбирают с учетом сведений о содержании подвижных форм меди и цинка в почве, видового состава фитоценоза, его проективного покрытия и степени влияния на прилегающий агрофитоценоз. Способ позволяет снизить неблагоприятное действие растительности в составе фитоценозов техногенных интрузий на прилегающие агрофитоценозы за счет использования суспензии оригинального состава для прикорневой обработки растений. 2 табл.

Способ воздействия на трудно устранимые травянистые фитоценозы техногенных интрузий, отличающийся тем, что прикорневую обработку растений проводят однократно в раннюю вегетативную фазу агрофитоценоза в зоне прилегания к нему фитоценоза на глубину до 1 м, составом водной суспензии, включающим: ионы меди Cu²⁺ в концентрации 12-60 ммоль/л и/или ионов цинка Zn²⁺ в концентрации 3-8 ммоль/л; лимонную кислоту и/или янтарную кислоту в концентрации 20-50 ммоль/л в виде натриевой или калиевой солей; хитозан в концентрации 5-10 г/л с расходом рабочего раствора 100-150 мл/м², а состав смеси подбирают с учетом сведений о содержании подвижных форм меди и цинка в почве, видового состава фитоценоза, его проективного покрытия и степени влияния на прилегающий агрофитоценоз.